基于二苯并-18-冠-6基体改性的K+选择性离子交换膜的制备及性能研究

基于18-冠-6醚环腔体可与K^(+)形成1∶1型稳定的络合物,通过掺杂的方式将4,4′-二氨基-二苯并-18-冠-6(A18C6)引入离子交换膜基材料中并成膜,然后利用1,3,5-苯三甲酰氯(TMC)对A18C6分子进行交联固定,制得一系列改性阳离子交换膜。通过改变A18C6的含量和TMC的反应时间来调控阳离子交换膜的基体结构,系统考察了改性膜在K^(+)/Mg^(2+)、K^(+)/Na^(+)和K^(+)/Li^(+)的二元体系中对K^(+)的电渗析选择性。研究结果表明,在电流密度为5.0 mA·cm^(-2)的条件下,最优膜M-A18C6-10%-T30在K^(+)/Mg^(2+)和K^(+)/Li^(+)体系中对K^(+)的选择性(PK^(+)Mg^(2+)=6.96,PK^(+)Li^(+)=3.73)高于商业的单价选择性阳离子交换膜CIMS(PK^(+)Mg^(2+)=5.36)。A18C6的掺杂引入不仅提高了膜基体的致密性(孔径筛分效应),也为K^(+)在膜基体中的传输提供了新的离子传输通道(离子-偶极作用)。

季铵化聚苯醚和UiO-66修饰的类“三明治”结构复合膜的制备

以阳极氧化铝(AAO)为支撑层,采用季铵化聚苯醚(QPPO)与金属有机框架材料UiO-66-NH_(2)分别对其两侧进行表面修饰,制备了系列类“三明治”结构复合膜并研究了改性层对所制备的复合膜的膜面电阻和亲水性等的影响规律。电渗析测试结果表明:UiO-66-NH_(2)单独作为分离层时,其选择性为■,显著大于QPPO层的选择性(■)。对于复合膜,其选择性近似,其值为■。UiO-66-NH_(2)的高选择性可归因于其孔尺寸对不同尺寸离子的精确筛分。然而,QPPO改性层较低的选择性限制了复合膜选择性筛分离子的能力,从而导致复合膜单价离子选择性不如单层UiO-66-NH_(2)-AAO膜.